JP4769972B2 - Wireless communication apparatus and wireless communication method - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関し、特に、非接触ＩＣカード又は携帯端末に設けられる無線通信装置、及び無線通信装置とリーダライタとの間の無線通信方法に関する。   The present invention relates to a wireless communication device and a wireless communication method, and more particularly to a wireless communication device provided in a non-contact IC card or a portable terminal, and a wireless communication method between the wireless communication device and a reader / writer.

非接触ＩＣカードに設けられた無線通信装置は、リーダライタとの間で無線通信を行う。図９は、非接触ＩＣカードに搭載された従来の無線通信装置の構成を示すブロック図である。図９を参照すると、無線通信装置１１０は、リーダライタに対してデータを返信する際に、単一のアンテナ１４１を用いている。このとき、アンテナ１４１の大きさ及び巻数、並びに、無線通信装置１１０及びリーダライタ間の距離に依存して、無線通信装置１１０とリーダライタとの間で通信を行うことができない領域が生じうる。   A wireless communication device provided in a non-contact IC card performs wireless communication with a reader / writer. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a conventional wireless communication device mounted on a non-contact IC card. Referring to FIG. 9, the wireless communication apparatus 110 uses a single antenna 141 when returning data to the reader / writer. At this time, depending on the size and number of turns of the antenna 141 and the distance between the wireless communication apparatus 110 and the reader / writer, an area where communication cannot be performed between the wireless communication apparatus 110 and the reader / writer may occur.

上記の通信不能領域が発生する場所は、アンテナの形状及び巻数によって変化するため、単一のアンテナ１４１によって通信不能領域の発生を防ぐことは困難である。また、無線通信装置１１０が搭載される非接触ＩＣカード及び携帯端末（例えば、携帯電話）の小型化及び薄型化に伴い、通信不能領域はさらに発生しやすくなっている。   Since the place where the above-mentioned communication impossible area occurs varies depending on the shape and the number of turns of the antenna, it is difficult to prevent the communication impossible area from being generated by the single antenna 141. In addition, with the reduction in size and thickness of non-contact IC cards and mobile terminals (for example, mobile phones) on which the wireless communication device 110 is mounted, the incommunicable area is more likely to occur.

ＩＣカードの機能を携帯端末に内蔵する場合には、金属の影響によって、通信性能が著しく低下する。良好な通信特性を保つために、例えば、アンテナの裏面及び電池裏蓋に磁性体シートが貼り付けられる。特に、通信特性を良くするには磁性体シートを厚くしたり、金属との距離を広げたりする必要がある。しかし、高密度の実装及び薄さが要求される携帯端末においては、これらを実現することは困難である。   When the function of an IC card is built in a portable terminal, the communication performance is significantly deteriorated due to the influence of metal. In order to maintain good communication characteristics, for example, a magnetic sheet is attached to the back surface of the antenna and the battery back cover. In particular, in order to improve the communication characteristics, it is necessary to increase the thickness of the magnetic sheet or increase the distance from the metal. However, it is difficult to realize these in portable terminals that require high-density mounting and thinness.

なお、特許文献１において、リーダライタとの距離に応じた必要な電力を得るとともに、必要なデータを互いに授受できるようにした非接触ＩＣカードが記載されている。   Patent Document 1 describes a non-contact IC card that obtains necessary power according to the distance to a reader / writer and can exchange necessary data with each other.

特開２００７−２８１８１８号公報JP 2007-281818 A

以下の分析は、本発明者によってなされたものである。一般に、リーダライタと通信する際に、ＩＣカード側の無線通信装置のアンテナの巻数を増やす、又はアンテナのサイズを大きくすると通信可能な距離は長くなるものの、リーダライタとの距離が短いときに通信不能となりやすい。一方、ＩＣカード側の無線通信装置のアンテナの巻数を減らす、又はアンテナのサイズを小さくすると通信可能な距離は短くなるものの、リーダライタとの距離が短いときに通信不能となり難いという特性がある。   The following analysis was made by the present inventors. Generally, when communicating with a reader / writer, increasing the number of turns of the antenna of the wireless communication device on the IC card side or increasing the size of the antenna increases the communicable distance, but communicates when the distance to the reader / writer is short. It tends to be impossible. On the other hand, if the number of turns of the antenna of the wireless communication device on the IC card side is reduced or the size of the antenna is reduced, the communicable distance is shortened, but it is difficult to communicate when the distance to the reader / writer is short.

特許文献１に記載された非接触ＩＣカードにおいては、リーダライタとの間で無線通信用に設けられた小型アンテナから得られる第１受信電圧と、小型アンテナよりもアンテナ長の長い大型アンテナから得られる第２受信電圧との合成電圧が基準電圧よりも大きいか小さいかを比較し、リーダライタとの距離に応じて変化する合成電圧が基準電圧よりも大きいときに大型アンテナのアンテナ機能を停止させ、合成電圧が基準電圧よりも小さいときに大型アンテナのアンテナ機能を動作させる。   The non-contact IC card described in Patent Document 1 is obtained from a first received voltage obtained from a small antenna provided for wireless communication with a reader / writer and a large antenna having an antenna length longer than that of the small antenna. The combined voltage with the second received voltage is compared with the reference voltage, and the antenna function of the large antenna is stopped when the combined voltage that changes according to the distance to the reader / writer is greater than the reference voltage. When the combined voltage is smaller than the reference voltage, the antenna function of the large antenna is operated.

図１０は、特許文献１に記載された非接触ＩＣカードにおけるアンテナの構造を示す図である。図１０を参照すると、非接触ＩＣカードは、大型のアンテナＡ１２１及び小型のアンテナＢ１２２を備えている。図１０において、アンテナＣはリーダライタ側のアンテナＣ２０１を示し、携帯端末１７０は典型的な携帯端末（例えば、携帯電話）を示す。   FIG. 10 is a diagram showing an antenna structure in the non-contact IC card described in Patent Document 1. In FIG. Referring to FIG. 10, the non-contact IC card includes a large antenna A121 and a small antenna B122. In FIG. 10, an antenna C indicates an antenna C201 on the reader / writer side, and a mobile terminal 170 indicates a typical mobile terminal (for example, a mobile phone).

特許文献１に記載された非接触ＩＣカードによると、大型のアンテナＡ１２１の幅は、リーダライタ側のアンテナＣ２０１の幅よりも大きくなる。ところで、改札機等に設けられているリーダライタのアンテナＣ２０１の幅は携帯端末１７０の筐体の幅よりも大きい。したがって、特許文献１に記載された方法によると、図１０に示すように、大型のアンテナＡ１２１の幅は、携帯端末１７０の筐体の幅よりも大きくなってしまう。したがって、特許文献１に記載された非接触ＩＣカードと同様のアンテナを携帯端末１７０に対して実装することは困難となる。   According to the non-contact IC card described in Patent Document 1, the width of the large antenna A121 is larger than the width of the antenna C201 on the reader / writer side. Incidentally, the width of the reader / writer antenna C201 provided in the ticket gate or the like is larger than the width of the casing of the portable terminal 170. Therefore, according to the method described in Patent Document 1, the width of the large antenna A121 is larger than the width of the housing of the mobile terminal 170, as shown in FIG. Therefore, it is difficult to mount an antenna similar to the non-contact IC card described in Patent Document 1 on the mobile terminal 170.

また、携帯端末１７０に対して非接触ＩＣカードの機能を搭載する場合には、アンテナのサイズが異なる様々なリーダライタに対して良好な通信特性が得られるようにする必要がある。しかしながら、リーダライタにおけるアンテナのサイズが一定でない場合には、特許文献１のように、大型のアンテナＡ１２１の受信電圧と小型のアンテナＢ１２２の受信電圧の合成電圧が基準電圧よりも大きいか否かによってアンテナを切り替えることは困難となる。なぜなら、非接触ＩＣカード及びリーダライタ間の距離を変えた場合における合成電圧は、非接触ＩＣカード側のアンテナＡ１２１及びアンテナＢ１２２と、リーダライタ側のアンテナＣ２０１のサイズの大小関係に依存して複雑な振る舞いを示すからである。   In addition, when a non-contact IC card function is mounted on the mobile terminal 170, it is necessary to obtain good communication characteristics for various reader / writers having different antenna sizes. However, if the size of the antenna in the reader / writer is not constant, as in Patent Document 1, it depends on whether the combined voltage of the reception voltage of the large antenna A121 and the reception voltage of the small antenna B122 is greater than the reference voltage. It becomes difficult to switch antennas. This is because the combined voltage when the distance between the non-contact IC card and the reader / writer is changed depends on the size relationship between the antenna A 121 and the antenna B 122 on the non-contact IC card side and the antenna C 201 on the reader / writer side. This is because it shows a good behavior.

そこで、無線通信装置において、リーダライタに対する通信特性を良好に保ちつつ、アンテナのサイズを小型化することが課題となる。本発明の目的は、かかる課題を解決する無線通信装置及び無線通信方法を提供することにある。   Therefore, in the wireless communication apparatus, it is a problem to reduce the size of the antenna while maintaining good communication characteristics with respect to the reader / writer. The objective of this invention is providing the radio | wireless communication apparatus and radio | wireless communication method which solve this subject.

本発明の第１の視点に係る無線通信装置は、リーダライタとの間で信号を送受信する第１のアンテナと、リーダライタに対する信号の送受信特性がリーダライタとの距離が短い領域において第１のアンテナよりも良好な第２のアンテナと、第１のアンテナを介して受信した信号に基づいて受信電圧を検出する電圧検出部と、受信電圧が所定の閾値電圧以下である場合には、リーダライタへ送信すべき信号を第１のアンテナを介して送信するとともに、それ以外の場合には、リーダライタへ送信すべき信号を第２のアンテナを介して送信するアンテナ切替部と、を備えている   The wireless communication apparatus according to the first aspect of the present invention includes a first antenna that transmits / receives a signal to / from a reader / writer and a first transmission / reception characteristic of the signal to / from the reader / writer in a region where the distance between the reader / writer is short. A second antenna that is better than the antenna, a voltage detector that detects a received voltage based on a signal received via the first antenna, and a reader / writer when the received voltage is equal to or lower than a predetermined threshold voltage An antenna switching unit that transmits a signal to be transmitted to the reader / writer via the second antenna; otherwise, the antenna switching unit transmits the signal to be transmitted to the reader / writer via the second antenna.

本発明の第２の視点に係る非接触ＩＣカードは、上記の無線通信装置を備えている。   A non-contact IC card according to a second aspect of the present invention includes the above wireless communication device.

本発明の第３の視点に係る携帯端末は、上記の無線通信装置を備えている。   A mobile terminal according to a third aspect of the present invention includes the above wireless communication device.

本発明の第４の視点に係る無線通信方法は、リーダライタとの間で信号を送受信する第１のアンテナを介して受信した信号に基づいて受信電圧を検出する工程を含むとともに、受信電圧が所定の閾値電圧以下である場合には、リーダライタへ送信すべき信号を第１のアンテナを介して送信する工程を含み、それ以外の場合には、リーダライタへ送信すべき信号をリーダライタに対する信号の送受信特性が前記リーダライタとの距離が短い領域において第１のアンテナよりも良好な第２のアンテナを介して送信する工程を含む。   A wireless communication method according to a fourth aspect of the present invention includes a step of detecting a reception voltage based on a signal received via a first antenna that transmits and receives a signal to and from a reader / writer. When the voltage is equal to or lower than a predetermined threshold voltage, the method includes a step of transmitting a signal to be transmitted to the reader / writer via the first antenna. In other cases, the signal to be transmitted to the reader / writer is transmitted to the reader / writer. A step of transmitting via a second antenna that has better signal transmission / reception characteristics than the first antenna in a region where the distance from the reader / writer is short.

本発明に係る無線通信装置、及び無線通信方法によると、リーダライタに対する通信特性を良好に保ちつつ、アンテナのサイズを小型化することができる。   According to the wireless communication apparatus and the wireless communication method according to the present invention, the size of the antenna can be reduced while maintaining good communication characteristics with respect to the reader / writer.

本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radio | wireless communication apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radio | wireless communication apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置におけるアンテナ切替回路の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the antenna switching circuit in the radio | wireless communication apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置における閾値電圧の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the threshold voltage in the radio | wireless communication apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置の効果について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of the radio | wireless communication apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置におけるアンテナの構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the antenna in the radio | wireless communication apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置におけるアンテナの構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the antenna in the radio | wireless communication apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radio | wireless communication apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 従来の無線通信装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional radio | wireless communication apparatus. 特許文献１に記載された非接触ＩＣカードにおけるアンテナの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the antenna in the non-contact IC card described in patent document 1. 無線通信装置及びリーダライタ間の距離と受信電圧との関係を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the relationship between the distance between a radio | wireless communication apparatus and a reader / writer, and a received voltage.

第１の展開形態の無線通信装置は、上記第１の視点に係る無線通信装置であることが好ましい。   The wireless communication device according to the first development form is preferably the wireless communication device according to the first aspect.

第２の展開形態の無線通信装置は、第１のアンテナ及び第２のアンテナが、ループアンテナであってもよい。   In the wireless communication device of the second development form, the first antenna and the second antenna may be loop antennas.

第３の展開形態の無線通信装置は、第１のアンテナの巻数が、第２のアンテナの巻数よりも多いことが好ましい。   In the wireless communication device of the third development form, it is preferable that the number of turns of the first antenna is larger than the number of turns of the second antenna.

第４の展開形態の無線通信装置は、第１のアンテナのループのサイズが、第２のアンテナのループのサイズよりも大きいことが好ましい。   In the wireless communication device according to the fourth embodiment, the size of the loop of the first antenna is preferably larger than the size of the loop of the second antenna.

第５の展開形態の無線通信装置は、第１のアンテナが、ループアンテナと第１の負荷変調回路とを備え、第２のアンテナが、当該ループアンテナと第２の負荷変調回路とを備えていてもよい。   In the wireless communication device according to the fifth embodiment, the first antenna includes a loop antenna and a first load modulation circuit, and the second antenna includes the loop antenna and the second load modulation circuit. May be.

第６の展開形態の非接触ＩＣカードは、上記第２の視点に係る非接触ＩＣカードであることが好ましい。   The contactless IC card according to the sixth development form is preferably a contactless IC card according to the second aspect.

第７の展開形態の携帯端末は、上記第３の視点に係る携帯端末であることが好ましい。   The mobile terminal according to the seventh development form is preferably a mobile terminal according to the third viewpoint.

第８の展開形態の無線通信方法は、上記第４の視点に係る無線通信方法であることが好ましい。   The wireless communication method according to the eighth embodiment is preferably the wireless communication method according to the fourth aspect.

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る無線通信装置１０の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、無線通信装置１０は、アンテナＡ１１、アンテナＢ１２、電圧検出部１４、及びアンテナ切替部１６を備えている。 (First embodiment)
A wireless communication apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless communication device 10 according to the present embodiment. Referring to FIG. 1, the wireless communication device 10 includes an antenna A11, an antenna B12, a voltage detection unit 14, and an antenna switching unit 16.

アンテナＡ１１は、リーダライタ（非図示）との間で信号を送受信する。アンテナＢ１２は、リーダライタに対する信号の送受信特性がリーダライタとの距離が短い領域においてアンテナＡ１１よりも良好である。電圧検出部１４は、アンテナＡ１１を介して受信した信号に基づいて受信電圧を検出する。アンテナ切替部１６は、受信電圧が所定の閾値電圧以下である場合には、リーダライタへ送信すべき信号をアンテナＡ１１を介して送信するとともに、それ以外の場合には、リーダライタへ送信すべき信号をアンテナＢ１２を介して送信する。   The antenna A11 transmits and receives signals to and from a reader / writer (not shown). The antenna B12 has better signal transmission / reception characteristics with respect to the reader / writer than the antenna A11 in a region where the distance from the reader / writer is short. The voltage detector 14 detects the received voltage based on the signal received via the antenna A11. The antenna switching unit 16 transmits a signal to be transmitted to the reader / writer via the antenna A11 when the reception voltage is equal to or lower than the predetermined threshold voltage, and should be transmitted to the reader / writer in other cases. The signal is transmitted via antenna B12.

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置について図面を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る無線通信装置２０の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、無線通信装置２０は、アンテナＡ２１、アンテナＢ２２、容量調整回路Ａ３１、容量調整回路Ｂ３２、アンテナ制御回路２３、制御線３４、及び制御部３５を備えている。アンテナ制御回路２３は、電圧検出回路２４、受信データ復調回路２５、アンテナ切替回路２６、負荷変調回路Ａ２７、及び負荷変調回路Ｂ２８を備えている。 (Second Embodiment)
A wireless communication apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the wireless communication device 20 according to the present embodiment. Referring to FIG. 2, the wireless communication device 20 includes an antenna A21, an antenna B22, a capacity adjustment circuit A31, a capacity adjustment circuit B32, an antenna control circuit 23, a control line 34, and a control unit 35. The antenna control circuit 23 includes a voltage detection circuit 24, a reception data demodulation circuit 25, an antenna switching circuit 26, a load modulation circuit A27, and a load modulation circuit B28.

リーダライタと通信する際、アンテナＡ２１で返信すると通信不可になってしまう場合にはアンテナＢ２２で返信し、アンテナＢ２２で返信すると通信不可になってしまう場合にはアンテナＡ２１で返信するようにして、２つのアンテナの返信時の特性の短所を補うように返信用のアンテナを切り替えながら通信することによって、無線通信装置２０の通信性能を向上させることができる。したがって、無線通信装置２０によると、通信特性の確保が厳しい、薄型の携帯端末などの実装条件下においても良好な通信特性を保持することができる。   When communicating with the reader / writer, if it is impossible to communicate with the antenna A21, reply with the antenna B22. If it is impossible to communicate with the antenna B22, reply with the antenna A21. The communication performance of the wireless communication device 20 can be improved by performing communication while switching between the return antennas so as to compensate for the disadvantages of the response characteristics of the two antennas. Therefore, according to the wireless communication device 20, it is possible to maintain good communication characteristics even under mounting conditions such as a thin portable terminal whose communication characteristics are difficult to ensure.

図２を参照すると、無線通信装置２０は、交通機関の改札機などで使用されるリーダライタとの通信においては、外部のリーダライタから出力された変調データを、アンテナＡ２１を経由して受信する。アンテナ制御回路２３は、この変調データを受信データ復調回路２５によって復調し、必要に応じて、復調したデータを制御線３４を介して制御部３５へ送信する。アンテナ制御回路２３から外部のリーダライタへの応答は、アンテナ切替回路２６により選択された負荷変調回路及びアンテナによって行う。   Referring to FIG. 2, the wireless communication device 20 receives modulation data output from an external reader / writer via an antenna A21 in communication with a reader / writer used in a ticket gate of a transportation facility. . The antenna control circuit 23 demodulates the modulated data by the reception data demodulation circuit 25 and transmits the demodulated data to the control unit 35 via the control line 34 as necessary. The response from the antenna control circuit 23 to the external reader / writer is performed by the load modulation circuit and the antenna selected by the antenna switching circuit 26.

図４は、本実施形態に係る無線通信装置２０における閾値電圧の一例を示す図である。図４を参照すると、アンテナ切替回路２６によってリーダライタと無線通信装置２０との距離が返信アンテナを切り替えるべき距離であるか否かを判定する基準として、受信電圧に閾値（閾値電圧）を設ける。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the threshold voltage in the wireless communication device 20 according to the present embodiment. Referring to FIG. 4, a threshold value (threshold voltage) is provided for the reception voltage as a reference for determining whether or not the distance between the reader / writer and the wireless communication device 20 is a distance to switch the return antenna by the antenna switching circuit 26.

図３は、本実施形態に係る無線通信装置２０におけるアンテナ切替回路２６の構成の一例を示すブロック図である。図３を参照すると、アンテナ切替回路２６は、スイッチ３６を備えている。アンテナ切替回路２６は、電圧検出回路２４からの信号に基づいて制御される。図３を参照すると、アンテナ切替回路２６は、電圧検出回路２４によって検出されたリーダライタ側からの受信電圧が閾値電圧Ｖｔよりも大きいか否かによって、負荷変調回路Ａ２７又は負荷変調回路Ｂ２８のいずれかを選択し、各負荷変調回路に接続されたアンテナを介して返信を行う。   FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the antenna switching circuit 26 in the wireless communication device 20 according to the present embodiment. Referring to FIG. 3, the antenna switching circuit 26 includes a switch 36. The antenna switching circuit 26 is controlled based on a signal from the voltage detection circuit 24. Referring to FIG. 3, the antenna switching circuit 26 determines whether the load modulation circuit A27 or the load modulation circuit B28 depends on whether or not the received voltage from the reader / writer side detected by the voltage detection circuit 24 is larger than the threshold voltage Vt. Is selected, and a reply is made via an antenna connected to each load modulation circuit.

リーダライタにかざした場合に、得られた受信電圧が設定した閾値電圧Ｖｔよりも大きい（すなわち、距離Ｌｔよりも短い距離である）ときには、スイッチ３６は、接点３８と繋がる。このとき、負荷変調回路Ｂ２８によって変調が行われ、アンテナＢ２２を介してリーダライタへの返信が行われる。   When the received voltage is higher than the set threshold voltage Vt (that is, a distance shorter than the distance Lt) when it is held over the reader / writer, the switch 36 is connected to the contact 38. At this time, the modulation is performed by the load modulation circuit B28, and a reply is made to the reader / writer via the antenna B22.

リーダライタにかざした場合に、得られた受信電圧が設定した閾値電圧Ｖｔよりも小さい（すなわち、距離Ｌｔよりも長い距離である）ときには、スイッチ３６は接点３７と繋がる。このとき、負荷変調回路Ａ２７によって変調が行われ、アンテナＡ２１を介してリーダライタへの返信が行われる。   When it is held over a reader / writer, the switch 36 is connected to the contact 37 when the obtained received voltage is smaller than the set threshold voltage Vt (that is, the distance is longer than the distance Lt). At this time, modulation is performed by the load modulation circuit A27, and a reply is made to the reader / writer via the antenna A21.

アンテナＡ２１は、リーダライタとの通信可能な距離は長いものの、短距離において通信不能な領域が発生しやすいアンテナとする。一方、アンテナＢ２２は、リーダライタとの通信可能な距離は短いものの、短距離において通信不能な領域が発生し難いアンテナとする。アンテナＡ２１の巻数を増やし、かつ／又は、アンテナＡ２１のサイズを大きし、アンテナＢ２２の巻数を減らし、かつ／又は、アンテナＢ２２のサイズを小さくすることによって、このような特性が得られることが、実測及び数値シミュレーションによって確認されている。   The antenna A21 is an antenna in which an area where communication with the reader / writer is long but communication is impossible at a short distance is likely to occur. On the other hand, although the antenna B22 has a short communication distance with the reader / writer, the antenna B22 is an antenna in which an incommunicable region does not easily occur at a short distance. By increasing the number of turns of the antenna A21 and / or increasing the size of the antenna A21, decreasing the number of turns of the antenna B22 and / or reducing the size of the antenna B22, such characteristics can be obtained. Confirmed by actual measurement and numerical simulation.

両アンテナの特長を生かし、リーダライタとの距離が長い場合にはアンテナＡ２１によってリーダライタへ返信し、短い場合にはアンテナＢ２２によって返信することにより、近距離及び長距離のいずれにおいても良好な通信特性が得られる。   Taking advantage of the features of both antennas, when the distance to the reader / writer is long, a reply is made to the reader / writer by the antenna A21, and when the distance is short, the reply is made by the antenna B22. Characteristics are obtained.

図６は、本実施形態に係る無線通信装置２０におけるアンテナの構造の一例を示す図である。アンテナＡ２１及びアンテナＢ２２は、一例として、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのプリント基板及び銅線によって形成することができる。薄型のループアンテナを２つ搭載する場合には、図６に示すように、両アンテナを同一面上に配置してもよい。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an antenna structure in the wireless communication device 20 according to the present embodiment. As an example, the antenna A21 and the antenna B22 can be formed using a printed circuit board such as an FPC (Flexible Printed Circuit) and a copper wire. When two thin loop antennas are mounted, both antennas may be arranged on the same plane as shown in FIG.

無線通信装置２０は、無線通信装置２０を設けた携帯端末と、交通機関の改札機などに設けられたリーダライタとの通信中に、リーダライタへデータを返信する際に用いるアンテナを切り替える。本実施形態に係る無線通信装置２０によると、次の効果がもたらされる。   The wireless communication device 20 switches the antenna used when returning data to the reader / writer during communication between the portable terminal provided with the wireless communication device 20 and the reader / writer provided in a ticket gate of a transportation facility. The radio communication device 20 according to the present embodiment provides the following effects.

図２において、アンテナ切替回路２６は、電圧検出回路２４によって検出されたリーダライタから得られた電磁誘導に基づく受信電圧を参照して、リーダライタと無線通信装置２０との距離が短いか長いかを判定するとともに、判定結果にしたがって距離が短い場合に通信特性が良好なアンテナと距離が長い場合に通信特性が良好なアンテナとを切り替える。   In FIG. 2, the antenna switching circuit 26 refers to the reception voltage based on electromagnetic induction obtained from the reader / writer detected by the voltage detection circuit 24, and determines whether the distance between the reader / writer and the wireless communication device 20 is short or long. And switching between an antenna having good communication characteristics when the distance is short and an antenna having good communication characteristics when the distance is long according to the determination result.

図５は、本実施形態に係る無線通信装置２０の効果について説明するための図である。図５を参照すると、状況に応じて適切なアンテナを選択してデータを返信することによって、各アンテナの有する短所を互いに補うことができる。リーダライタとの通信時において、状況に応じてアンテナを切り替えることによって、良好な通信特性を維持することができ、従来よりも厳しい環境（例えば、携帯端末を薄型化した場合、磁性体を削減した場合）においても、リーダライタとの通信が可能となる。   FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of the wireless communication device 20 according to the present embodiment. Referring to FIG. 5, the shortcomings of each antenna can be compensated for each other by selecting an appropriate antenna according to the situation and returning data. When communicating with a reader / writer, it is possible to maintain good communication characteristics by switching the antenna according to the situation, reducing the magnetic body when the environment is harsher than before (for example, if the mobile terminal is made thinner) In this case, communication with the reader / writer is possible.

図７は、本実施形態に係る無線通信装置２０におけるアンテナの構造の一例を示す図である。図７を参照すると、巻数が多くサイズが大きいアンテナＡ２１と、巻数が少なくサイズが小さいアンテナＢ２２を使うことによって、長距離及び短距離のいずれにおいても良好な通信特性を実現することができる。また、アンテナＡ２１及びアンテナＢ２２は、いずれも、携帯端末７０内に実装することができるサイズとすることができる。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an antenna structure in the wireless communication device 20 according to the present embodiment. Referring to FIG. 7, by using the antenna A21 having a large number of turns and a large size and the antenna B22 having a small number of turns and a small size, good communication characteristics can be realized both in a long distance and a short distance. In addition, both the antenna A21 and the antenna B22 can be sized to be mounted in the mobile terminal 70.

また、本実施形態の無線通信装置２０においては、受信アンテナを共通にし、返信アンテナのみを切り替えているため、アンテナを切り替えても受信電圧は変化しない。   Further, in the wireless communication device 20 of the present embodiment, since the reception antenna is shared and only the return antenna is switched, the reception voltage does not change even when the antenna is switched.

図１１は、無線通信装置２０及びリーダライタ間の距離と受信電圧との関係を概略的に示す図である。無線通信装置２０及びリーダライタ間の距離に対して、単一の受信アンテナが受ける受信電圧は図１１に示すように振舞う。本実施形態の無線通信装置２０においては、図１１に示すような単一の受信アンテナからの受信電圧と閾値電圧Ｖｔとの大小に基づいて、アンテナの切り替え動作を行う。したがって、無線通信装置２０におけるアンテナの切り替え方法は、複数のアンテナの受信電圧の合成電圧に基づいてアンテナを切り替える方法（特許文献１）と比較して、アンテナのサイズの異なる様々なリーダライタに対して適用しやすい。   FIG. 11 is a diagram schematically showing the relationship between the distance between the wireless communication device 20 and the reader / writer and the reception voltage. The reception voltage received by a single reception antenna with respect to the distance between the wireless communication device 20 and the reader / writer behaves as shown in FIG. In the wireless communication device 20 of the present embodiment, the antenna switching operation is performed based on the magnitude of the reception voltage from the single reception antenna and the threshold voltage Vt as shown in FIG. Therefore, the antenna switching method in the wireless communication device 20 is different from the method of switching antennas based on the combined voltage of the reception voltages of a plurality of antennas (Patent Document 1) for various reader / writers having different antenna sizes. Easy to apply.

（実施形態３）
本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置について図面を参照して説明する。図８は、本実施形態に係る無線通信装置４０の構成を示すブロック図である。図８を参照すると、無線通信装置４０は、アンテナ４１、容量調整回路５１、及びアンテナ制御回路４３を備えている。アンテナ制御回路４３は、電圧検出回路４４、受信データ復調回路４５、アンテナ切替回路４６、負荷変調回路Ａ４７、及び負荷変調回路Ｂ４８を備えている。 (Embodiment 3)
A wireless communication apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of the wireless communication device 40 according to the present embodiment. Referring to FIG. 8, the wireless communication device 40 includes an antenna 41, a capacity adjustment circuit 51, and an antenna control circuit 43. The antenna control circuit 43 includes a voltage detection circuit 44, a reception data demodulation circuit 45, an antenna switching circuit 46, a load modulation circuit A47, and a load modulation circuit B48.

実施形態２のように特性の異なる複数のアンテナ（例えば、アンテナＡ２１及びアンテナＢ２２）を切り替える代わりに、負荷の異なる複数の負荷変調回路（例えば、負荷変調回路Ａ４７及び負荷変調回路Ｂ４８）を単一のアンテナ４１へ接続し、リーダライタへのデータ送信時に使用する負荷変調回路を切り替えるようにしてもよい。   Instead of switching a plurality of antennas (for example, antenna A21 and antenna B22) having different characteristics as in the second embodiment, a plurality of load modulation circuits (for example, load modulation circuit A47 and load modulation circuit B48) having different loads are used as a single unit. The load modulation circuit used when transmitting data to the reader / writer may be switched.

以上の記載は実施形態に基づいて行ったが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。   Although the above description has been made based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment.

本発明に係る無線通信装置は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術において利用することができる。また、本発明に係る無線通信装置を備えた携帯端末及び非接触ＩＣカードは、交通機関の改札機及びコンビニエンスストアのレジにおける料金の支払いに利用される。   The wireless communication apparatus according to the present invention can be used in RFID (Radio Frequency Identification) technology. Further, the portable terminal and the non-contact IC card provided with the wireless communication device according to the present invention are used for payment of charges at a ticket gate of a transportation facility and a cash register of a convenience store.

１０、２０、４０、１１０ 無線通信装置
１１、２１、１２１ アンテナＡ
１２、２２、１２２ アンテナＢ
１４ 電圧検出部
１６ アンテナ切替部
２３、４３、１２３ アンテナ制御回路
２４、４４ 電圧検出回路
２５、４５、１２５ 受信データ復調回路
２６、４６ アンテナ切替回路
２７、４７ 負荷変調回路Ａ
２８、４８ 負荷変調回路Ｂ
３１ 容量調整回路Ａ
３２ 容量調整回路Ｂ
３４、１３４ 制御線
３５、１３５ 制御部
３６ スイッチ
３７、３８ 接点
４１、１４１ アンテナ
５１、１３１ 容量調整回路
７０、１７０ 携帯端末
１２７ 負荷変調回路
２０１ アンテナＣ 10, 20, 40, 110 Wireless communication device 11, 21, 121 Antenna A
12, 22, 122 Antenna B
14 Voltage detection unit 16 Antenna switching unit 23, 43, 123 Antenna control circuit 24, 44 Voltage detection circuit 25, 45, 125 Received data demodulation circuit 26, 46 Antenna switching circuit 27, 47 Load modulation circuit A
28, 48 Load modulation circuit B
31 Capacity adjustment circuit A
32 Capacity adjustment circuit B
34, 134 Control line 35, 135 Control unit 36 Switch 37, 38 Contact point 41, 141 Antenna 51, 131 Capacity adjustment circuit 70, 170 Portable terminal 127 Load modulation circuit 201 Antenna C

Claims (8)

リーダライタとの間で信号を送受信する第１のアンテナと、
前記リーダライタに対する信号の送受信特性が前記リーダライタとの距離が短い領域において前記第１のアンテナよりも良好な第２のアンテナと、
前記第１のアンテナを介して受信した信号に基づいて受信電圧を検出する電圧検出部と、
前記受信電圧が所定の閾値電圧以下である場合には、前記リーダライタへ送信すべき信号を前記第１のアンテナを介して送信するとともに、それ以外の場合には、前記リーダライタへ送信すべき信号を前記第２のアンテナを介して送信するアンテナ切替部と、を備えている無線通信装置。 A first antenna that transmits and receives signals to and from a reader / writer;
A second antenna that has better signal transmission / reception characteristics with respect to the reader / writer than the first antenna in a region where the distance from the reader / writer is short;
A voltage detection unit for detecting a reception voltage based on a signal received via the first antenna;
When the received voltage is equal to or lower than a predetermined threshold voltage, a signal to be transmitted to the reader / writer is transmitted via the first antenna. In other cases, the signal should be transmitted to the reader / writer. An antenna switching unit that transmits a signal via the second antenna. 前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、ループアンテナである、請求項１に記載の無線通信装置。   The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the first antenna and the second antenna are loop antennas. 前記第１のアンテナの巻数は、前記第２のアンテナの巻数よりも多い、請求項２に記載の無線通信装置。   The wireless communication device according to claim 2, wherein the number of turns of the first antenna is greater than the number of turns of the second antenna. 前記第１のアンテナのループのサイズは、前記第２のアンテナのループのサイズよりも大きい、請求項２又は３に記載の無線通信装置。   The wireless communication device according to claim 2 or 3, wherein a size of the loop of the first antenna is larger than a size of a loop of the second antenna. 前記第１のアンテナは、ループアンテナと第１の負荷変調回路とを備え、
前記第２のアンテナは、前記ループアンテナと第２の負荷変調回路とを備えている、請求項１に記載の無線通信装置。 The first antenna includes a loop antenna and a first load modulation circuit,
The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the second antenna includes the loop antenna and a second load modulation circuit. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線通信装置を備えている非接触ＩＣカード。   A non-contact IC card comprising the wireless communication device according to claim 1. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線通信装置を備えている携帯端末。   A portable terminal comprising the wireless communication device according to claim 1. リーダライタとの間で信号を送受信する第１のアンテナを介して受信した信号に基づいて受信電圧を検出する工程を含むとともに、
前記受信電圧が所定の閾値電圧以下である場合には、前記リーダライタへ送信すべき信号を前記第１のアンテナを介して送信する工程を含み、それ以外の場合には、前記リーダライタへ送信すべき信号を前記リーダライタに対する信号の送受信特性が前記リーダライタとの距離が短い領域において前記第１のアンテナよりも良好な第２のアンテナを介して送信する工程を含む無線通信方法。 Including a step of detecting a reception voltage based on a signal received via a first antenna that transmits and receives a signal to and from a reader / writer,
When the received voltage is equal to or lower than a predetermined threshold voltage, the method includes a step of transmitting a signal to be transmitted to the reader / writer via the first antenna. In other cases, the signal is transmitted to the reader / writer. A wireless communication method including a step of transmitting a signal to be transmitted through a second antenna that has better signal transmission / reception characteristics with respect to the reader / writer in a region where the distance from the reader / writer is shorter than that of the first antenna.
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